Mengukur Debit Aliran Sungai

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam suatu pengelolaan sumber daya air dengan perancangan bangunan air diperlukan suatu informasi yang menunjukan jumlah air yang akan masuk ke bangunan tersebut dalam satuan waktu yang dikenal sebagai debit aliran.Informasi mengenai besarnya debit aliran sungai membantu dalam merancang bangunan dengan memperhatikan besarnya debit puncak ( banjir) yang diperlukan untuk perancangan bangunan pengendalian banjir dan juga dilihat dari data debit minimum yang diperlukan untuk pemanfaatan air terutama pada musim kemarau.Sehingga dengan adanya data debit tersebut pengendalian air baik dalam keadaan berlebih atau kurang sudah dapat diperhitungkan sebagai usaha untuk mengurangi dampak banjir pada saat debit maksimum dan kekeringan atau defisit air pada saat musim kemarau panjang.Oleh karena itu, dalam praktikum ini belajar melakukan pengukuran debit sungai untuk mendapatkan informasi besarnya air yang mengalir pada suatu sungai pada saat waktu tertentu.

1.2 Tujuan

Tujuan dari praktikum ini adalah untuk mengukur debit aliran sungai di Cikuda dengan metode apung dan current meter.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Debit Aliran

Debit aliran adalah laju air ( dalam bentuk volume air ) yang melewati suatu penampang melintang sungai per satuan waktu.Dalam system SI besarnya debti dinyatakan dalam satuan meter kubik per detik ( m³/dt).Sedangkan dalam laporan-laporan teknis, debit aliran biasanya ditunjukan dalam bentuk hidrograf aliran.Hidrograf aliranadalah suatu perilaku debit sebagai respon adanya perubahan karakteristik biogeofisik yang berlangsung dalam suatu DAS oleh adanya kegiatan pengelolaan DAS dan / atau adanya perubahan (fluktuasi musiman atau tahunan) iklim local.

2.2 Pengukuran Debit

Teknik pengukuran debit aliran langsung di lapangan pada dasarnya dapat dilakukan melalui empat katagori ( Gordon et al., 1992):

1. Pengukuran volume air sungai

2. Pengukuran debiut dengan cara mengukur kecepatan aliran dan menentukan luas penampang melintang sungai.

3. Pengukuran debit dengan menggunakan bahan kimia ( pewarna) yang dialirkan dalam aliran sungai (substance tracing method).

4. Pengukuran debit dengan membuat bangunan pengukuran debit seperti weir ( aliran air lambat) atau flume ( aliran cepat).

Pada katagori pengukuran debit yang kedua, yaitu pengukuran debit dengan bantuan alat ukur current meter atau sering dikenal sebagai pengukuran debit melalui pendekatan velocity-area method yang paling banyak digunakan dan berlaku untuk kebanyakan aliran sungai. Current meter berupa alat yang berbentuk propeller dihubungkan dengan kotak pencatat ( monitor yang akan mencatat jumlah putaran selama propeller tersebut berada dalam air) kemudian dimasukan ke dalam sungai yang akan diukur kecepatan alirannya.Bagian ekor alat tersebut yang berbentuk seperti sirip akan berputar karena gerakan lairan air sunagi.Kecepatan lairan air akan ditentukan dengan jumlah putaran per detik yang kemudian dihitung akan disajikan dalam monitor kecepatan rata-rata aliran air selama selang waktu tetentu..Pengukuran dilakukan dengan membagi kedalaman sungai menjadi beberapa bagian dengan leber permukaan yang berbeda.Kecepatan aliran sungai pada setiap bagian diukur sesuai dengan kedalaman.Ketentuan pengukurannya disajikan dalam tabel berikut.

Kedalaman (m)	Pengamatan kecepatan	Kecepatan rata-rata
0.0 – 0.6	0.6d	= V 0.6d
0.6 - 3.0	0.2d 0.8d	= 0.5 (V 0.2d + V 0.8d )
3.0 - 6.0	0.2d 0.6d 0.8d	=
>6	s 0.2d 0.6d 0.8d b	=

Tabel 1 Penentuan kedalaman sungai

Dimana d adalah kedalaman sungai

Setelah kecepatan aliran sungai dan luasnya didapatkan, debit aliran sungai dapat dihitung dengan menggunakan persamaan matematis berikut.

Q = A V

Dimana Q adalah debit ( m³/dt)

V adalah kecepatan (m/dt)

A adalah luasan sungai (m²)

Dalam melakukan pengukuran debit sungai perlu diperhatikan angka kecepatan aliran rata-rata, lebar sungai, kedalaman, kemiringan, dan geseran tepid an dasar sungai.Geseran tepi dan dasar sungai akan menurunkan kecepatan aliran terbesar pada bagian tengah dan terkecil pada bagian dasar sungai.Faktor penting lainnya yang perlu diperhatikan adalah jari-jari hidrolik r (hydraulic radius).

R = A/W_p

dimana : A luasan penampang melintang (m2)

W_p = keliling basahan (wetted perimeter)

Cara pengukuran lainnya selain dengan menggunakan alat Current meter, dalam pengukuran kecepatan aliran sungai juga dapat dilakukan dengan metode apung (floating method).Caranya dengan menempatkan benda yang tidak dapat tenggelam di permukaan aliran sungai untuk jarak tertentu dan mencatat waktu yang diperlukan oleh benda apung tersebut bergerak dari satu titik pengamatan ke titik pengamatan lain yang telah ditentukan.Benda apung yang digunakan dalam pengukuran ini pada dasarnya adalah benda apa saja sapanjang dapat terapung dalam aliran sungai.Pemilihan tempat pengukuran sebaiknya pada bagian sungai yang relatiflurus dengan tidak banyak arus tidak beraturan.Jarak antara dua titik pengamatan yang diperlukan ditentukan sekurang-sekurangnya yang memberikan waktu perjalanan selama 20 detik.Pengukuran dilakukan beberapa klai sehingga dapat diperoleh kecepatan rata-rata permukaan aliran sungai dengan persamaan berikut.

Vper = L/ t

Dimana : L = jarak antara dua titik pengamatan (m)

t = waktu perjalanan benda apung (detik)

BAB III

METODOLOGI

3.1 Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah sebagai berikut :

1. Current meter

2. Stopwatch

3. Meteran

4. Tali

5. Bambu atau tongkat berskala

6. Pensil

7. Kertas

8. Benda yang dapat terapung

3.2 Prosedur

a. Prosedur pelaksanaan praktikum ini untuk pengukuran kecevatan aliran sungai dengan menggunakan alat current meter adalah sebagai berikut:

1. ukur dimensi sungai meliputi lebar sungai, dan bagi lebar sungai menjadi beberapa segmen tergantung keadaan sungai tersebut.

2. hitung kedalaman sungai dengan menggunakan tongkat berskala

3. tempatkan alat ukur current meter pada kedalaman tertentu sesuai kedalaman sungai (lihat tabel 1)

4. dengan menggunakan stopwatch, hitunglah kecepatan sungai melalui angka yang ditampilkan dalam monitor current meter. Lama waktu pencatatan adalah 1 menit.

5. Ulangi langkah hingga tiga kali pengukuran.

6. Lakukan pengukuran pada segmen, yaitu segmen 2 dan 3

7. Hitung kecepatan aliran sungai rata-rata pada setiap segmen pengukuran dengan cara menjumlahkan nilai pengamatannya.

8. Hitung debit sungai dengan mengalikan luas penampang sungai dengan kecepatan rata-rata aliran sungai.

b. Prosedur pengukuran kecepatan aliran sungai dengan metode apung ( floating method) adalah sebagai berikut:

1. Ukurlah panjang sungai dengan meteran yang akan dijadikan sebagai lintasan benda.Jarak atau panjang sungai sekurang-kurangnya memberikan waktu perjalanan selama 20 detik.

2. Jatuhkan benda yang dapat terapung pada titik pengamatan 1 dan waktu mulai dihitung.Hentikan pencatat waktu ketika benda telah sampai pada titik pengamatan 2.

3. Catat waktu yang ditempuh benda tersebut.

4. Lakukan pengamatan beberapa kali minimalnya tiga kali percoban

5. Hitung rata-rata waktu yang diperlukan benda selama percobaan tersebut.

6. Hitung kecepatan aliran sungai dengan mengalikan antara jarak titik pengamatan dengan waktu tempuh rata-rata.Kemudian kalikan kecepatan aliran tersebut dengan angka tetapan 0,75 ( keadaan dasar sungai kasar).

7. Hitung debit sungai dengan mengalikan luas sungai dan kecepatan aliran yang didapatkan dari perhitungan pada langkah 6.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

a. Perhitungan luas penampang sungai

3

3

3

3

III

I

III

II

2,8

Luas A1 = 0,5 ( 3 x 2,8) = 4,2 m²

Luas AII = 3 x 2,8 = 8,4 m²

Luas AIII = 0,5 ( 3 x 2,8) = 4,2 m²

Luas total sungai =16,8 m²

b. Hasil percobaan dengan metode floating method

No	Benda	Waktu (sekon)	Panjang sungai (m)	Kecepatan m/s	Kec.rata-rata m/s
1	1	17	22	1,29	1,32
2	1	16	22	1,37
3	1	17	22	1,29
4	2	15	22	1,47	1,22
5	2	17	22	1,29
6	2	24	22	0,92
Kecepatan rata-rata benda 1 dan 2					1,27

Perhitungan :

Q = V x A = (0,75 x 1,27 m/s) x 16,8 m²

Q = 16,002 m³/s

c. Hasil percobaan dengan Current meter

No	Kecepatan( m/s )			Kecepatan rata-rata (m/s)
	Segmen1	Segmen 2	Segmen 3
1	0,4	0,8	0,5
2	0,4	0,8	0,5
3	0,2	0,7	0,5
Kec rata-rata	0,33	0,77	0,5	0,53

Perhitungan :

Q = A x V = 16,8 m² x 0,53 m/s

Q = 8,90 m³/s

4.2 Pembahasan

Pengukuran debit sungai yang dilakukan pada saat praktikum menggunakan dua metode, yaitu metode apung ( floating method) dan menggunakan alat current meter.Berdasarkan data dan hasil perhitungan kedua metode tersebut menghasilkan debit yang jauh berbeda dengan selisih antara keduanya mencapai 7,101 m³/s.Tentunya hal tersebut dikarena kedua debit didapatkan dari dua pengukuran yang berbeda.Dalam prakteknya di lapangan banyak factor-faktor yang mengakibatkan ketidakakuratan dalam perhitungan debit aliran sungai.

Pada pengukuran dengan metode apung, karakteristik sungai yang tidak beraturan, baik dari segi kedalaman, kecepatan arus maupun medn yang berat sehingga menyulitkan praktikan dalam menetukan lokasi yang tepat untuk pengukuran.Hasil praktikum dengan menggunakan metode apung ini kecepatan aliran yang didapatkan relative dengan selisih konstan, yaitu 1m/s namun pada pengukuran terakhir berubah signifikan, kecepatannya jauh lebih lambat dari perngukuran sebelumnya, yaitu pada pengukuran dengan benda dua pengamatan ketiga didapatkan kecepatan aliran sungai mencapai 0,92 m/s yang jauh lebih kecil secara berturut-turut sebesar 0,37; 0,55 dari pengamatan 2 dan 1 dengan benda yang sama.Hal tersebut dikarenakan aliaran air yang tidak beraturan sehingga sesekali benda yang terapung di aliran permukaan sungai terjebak oleh cekungan arus sehingga perjalanan benda dari pengamatan 1 dan 2 tidak lancer yang mengakibatkan waktu tempuhnya jauh dari pengamatan yang lain.Penggunaan benda sebagi alat yang mengapung di aliran sungai juga perlu diperhatikan.Hasil pengamatan antara benda 1 dan 2 yang mempunyai perbedaan ukuran menyebabkan perbedaan kecepatan aliran yang di dapatnya.Pada pengamatan di dapatkan benda 1 yang ukurannya lebih kecil dari benda 2 ternyata mempunyai kecepatan rata-rata yang lebih besar dibandingkan dengan benda 2 yang berukuran lebih besar, yaitu kecepatan rata-rata benda 1 mencapai 1,32 m/s sedangkan pada benda 2 kecepatnnya mencapai1,22 m/s, terdapat perbedaan yang mencapai 1,1 m/s.Selain itu juga, menurut referensi jarak pengamatan setidaknya benda untuk mencapai titik akhir pengamatan memerlukan waktu 20 detik.Namun hasil praktikum hanya ada satu kali pengamatan yang mencapai waktu lebih dari 20 detik selebihnya kurang dari 20 detik, itu juga benda yang mencapai waktu lebih dari 20 detik dikarenakan terjebak di pusaran air sehingga waktu tempuhnya menjadi lebih lama.Dengan demikian, jarak pengamatan yang mencapai 22 m itu masih kurang untuk suatu pengamatan kecepatan aliran sungai pada keadaan aliran sungai tersebut, sehingga data yang didapatkan pun kurang akurat.

Berbeda hal nya dengan metode apung, metode pengukuran debit air dengan current meter ini lebih sulit penggunaannya.Pengukuran kecepatan aliran airnya tidak sesederhana metode apung, pada metode ini kedalaman sungai menjadi suatu penentu dalam pengukuran, selain itu juga sungai harus dibagi ke beberapa bagian untuk mendapatkan kecepatan rata-rata aliran sungai pada dari bagian tepi dan tengah.Sehingga sebelum pelaksanaan pengamatan perlu memperhatikan beberapa hal, yang utama adalah kedalaman sungai, selain itu juga arus tidak boleh terhalang oleh suatu benda atau adanya batuan yang menghalangi sebab hal tersebut akan mempengaruhi terhadap hasil pengamatan.Hasil pengamatan menunjukan kecepatan aliran sungai pada segmen tengah lebih besar dai pada bagian tepi kiri dan kanan.Dari hasil pengamatan 1 sampai dengan 3 pada segmen tengah paling besar, yaitu berkisar antara 0,7 – 0,8 sedangkan pada bagian kiri dan kanan maksimal kecepatan aliran sungai mencapai 0,5 m/s.Hal tersebut dikarenakan pada bagian tengah relatif lebih halus permukaan dasarnya ssehingga air tidak terhalang perjalannya, berbeda dengan yang ada di tepi yang banyak terhalang bebatuan.Faktor-faktor yang dapat mengurangi keakuratan data hasil pengamatan adalah terbatasnya peralatan yang tersedia sehingga dalam penetuan titik pengamatan terhamabat oleh arus yang besar, permukaan dasar sungai yang tidak beraturan menyebabkan ketidak telitian dalam penghitungan kedalaman air.Namun demikian,jika dibandingkan dengan hasil pengamatan dengan metode apung, metode current meter lebih teliti terbukti dengan hasil pengamatan yang jauh jebih kecil.Selain itu juga penggunaan alat yang cukup baik dapat mengghindari berbagai kesalahan dalam pengukuran dibandingkan dengan metode apung.Debit aliran sungai yang didapatkan dari hasil pengamatan baik berdasarkan metode apung maupun menggunakan current meter dapat dijadikan sebagai informasi yang sangat penting dalam perancangan bangunan air.

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengamatan di Sungai Cikuda Jatinagor dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Debit aliran sungai berdasarkan pengukuran dengan metode apung sebesar 16,002 m³/s.

2. Debit aliran sungai berdasarkan pengukuran dengan menggunakan current meter sebesar 8,90 m³/s.

3. Pengukuran debit aliran sungai dengan menggunakan current meter lebih akurat dibandingkan dengan metode apung.

5.2 Saran

Pada pengukuran debit aliran sungai dengan metode apung sebaiknya dikaji mengenai pengaruh dimensi benda yang digunakan dan sebelum pengamatan dilakukan sebaiknya dicoba dahulu berapa waktu tempuh benda dari jarak tertentu hingga dapat menetukan jarak yang memenuhi syarat pengamatan, yaitu waktu perjalanan benda sekurang-kurangnya 20 detik.Untuk pengukuran dengan current meter perlu diperhatikan tempat pengukuran yang arusnya tidak terhalang oleh batu atau benda lainnya sehingga kecepatan yang diukur benar-benar kecepatan aliran sungai.